BIM背景下的建筑工程設(shè)計優(yōu)化與應(yīng)用探討

張杰

（重慶經(jīng)開區(qū)開發(fā)建設(shè)有限公司，重慶 400000）

0 引言

十八大提出“新型城鎮(zhèn)化”方針，同時《2020年國務(wù)院政府工作報告》中也強調(diào)了新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、新型城鎮(zhèn)化建設(shè)的重要性。在當(dāng)下城鎮(zhèn)化建設(shè)逐步加快的背景下，國家對于建筑工程設(shè)計也更加重視，先進的建筑技術(shù)以及優(yōu)秀的設(shè)計理念可以讓建筑更加實用、更加人性化，整體提高我國建筑行業(yè)的綜合實力。在現(xiàn)代建筑工程方面，引入先進的BIM技術(shù)，將技術(shù)與傳統(tǒng)建筑優(yōu)勢相互融合，提高現(xiàn)代建筑工程設(shè)計水平，促進建筑方面創(chuàng)新發(fā)展。

1 BIM技術(shù)概述

BIM技術(shù)，即建筑信息模型，就是將項目詳細的數(shù)據(jù)電子信息化轉(zhuǎn)變?yōu)槿S可視化模型，輸入的每一個詳細數(shù)據(jù)都經(jīng)過計算機分析、調(diào)整優(yōu)化后，通過三維建筑模型展示出來，完整地將零散數(shù)據(jù)系統(tǒng)化、可視化。利用此項技術(shù)，可以為項目下一步?jīng)Q策提供準確可靠的數(shù)據(jù)信息，可以整合共享整個項目的所有數(shù)據(jù)資源，可以提前進行風(fēng)險預(yù)判并及時調(diào)整項目周期，可以預(yù)算成本來選擇不同的實施方案，極大地提高了工作效率，降低損失風(fēng)險，詳細模型如圖1所示。

圖1 BIM模型

2 建筑工程設(shè)計方面的問題與不足

2.1 傳統(tǒng)建筑工程理念及工具落后

參考現(xiàn)今的建筑項目，建筑理念以及工具仍保留幾十年的舊傳統(tǒng)，已經(jīng)與現(xiàn)在社會要求的高速、高效益、高質(zhì)量的建筑項目要求格格不入，同時現(xiàn)在計算機設(shè)備的普及也為新型方法創(chuàng)造了可能性，所以需要先進的建筑設(shè)計理念及工具?？偨Y(jié)來看，目前主要存在兩個普通問題，一是傳統(tǒng)企業(yè)創(chuàng)新動力不足。在建筑設(shè)計初期習(xí)慣性按照傳統(tǒng)的設(shè)計直接展開下一步工作內(nèi)容，并沒有在初期就進行積極的思考，沒有思考優(yōu)化方案的意識；二是老舊的設(shè)計理念與當(dāng)下現(xiàn)實的需求無法匹配，當(dāng)下環(huán)境對建筑有了更加實用化、功能多樣化、人性便利化、環(huán)?；榷喾矫嫘枨?，同時相關(guān)計算機技術(shù)科可以提供高效支持，相關(guān)工作人員也極大需要高效工具來使工作簡化，但仍然存在初期沒有將先進技術(shù)與設(shè)計運用融合的情況，導(dǎo)致技術(shù)方面的浪費。因此，在目前的建筑行業(yè)中，設(shè)計理念及工具落后暴露出極大的弊端。

2.2 傳統(tǒng)建筑工程分析階段存在不足

在傳統(tǒng)的建筑項目中，在獲取首批詳細數(shù)據(jù)后也進行建筑模型分析，但采用的模型較單一，導(dǎo)致前期更容易出現(xiàn)分析問題。傳統(tǒng)建筑設(shè)計分析很局限，往往只能大致構(gòu)畫出一個簡單形態(tài)，這樣導(dǎo)致分析結(jié)果比較片面，無法深入研究，在實際工程中，最直接就是導(dǎo)致建筑設(shè)計質(zhì)量問題，也會加大成本、拖延周期以及降低工作效率問題。另外一個直接的問題就是太過于依賴建筑設(shè)計師個人主觀想法，在設(shè)計前期整體工作都是依靠設(shè)計師的經(jīng)驗和專業(yè)水平完成，整體缺乏直觀的數(shù)據(jù)支撐，無法為預(yù)判的設(shè)計細節(jié)提供準確的數(shù)據(jù)依靠，這將為建筑質(zhì)量埋下很大的隱患。

2.3 傳統(tǒng)建筑工程設(shè)計結(jié)果不易評估

按照正常流程來說，完成設(shè)計方案后需要將結(jié)果進行展示，相關(guān)人員進行評估然后來決定是否開始實際施工。一般來說，建筑設(shè)計師會展示后期制作渲染的效果圖，但只能展現(xiàn)出二維圖，與3D動態(tài)圖相比，存在很大劣勢，主要表現(xiàn)在以下幾方面:①直觀性差，二維效果圖重在展示建筑局部細節(jié)，內(nèi)部架構(gòu)展示不明朗，給工作人員增加工作難度；②展示效果差，二維效果圖與實際建筑存在很大差距，無法展示出建筑內(nèi)部以及外部整體觀感效果，會存在心理預(yù)期與實際建筑嚴重不匹配的情況。

3 BIM技術(shù)于建筑工程設(shè)計方面的優(yōu)勢

3.1 使用BIM技術(shù)節(jié)約建筑成本

目前社會的資源成本問題越來越突出，建筑所需的相關(guān)資源也更加緊張，同時建筑工程有極大的污染問題也需要嚴格注意。在當(dāng)下使用BIM技術(shù)，以大數(shù)據(jù)技術(shù)為基礎(chǔ)，將搜集的詳細數(shù)據(jù)進行整合分析，在初期就可以解決數(shù)據(jù)動態(tài)管理、優(yōu)化方案選擇、施工成本控制等問題。在實際開展施工過程中，也可以根據(jù)不同階段來收集數(shù)據(jù)展示動態(tài)的計劃步驟。這些都在根本上保證了控制成本的問題，同時也體現(xiàn)綠色設(shè)計新理念。

3.2 使用BIM技術(shù)提高建筑水平

使用BIM技術(shù)保證控制成本、環(huán)保低耗的同時，也達到了合理規(guī)劃項目周期、控制進度等問題，整體上有助于提高建筑水平。在BIM技術(shù)的輔助下，工作人員可以進行系統(tǒng)科學(xué)的數(shù)據(jù)分析，獲取更加準確可靠的數(shù)據(jù)模型，可以有效避免計算失誤的設(shè)計細節(jié)問題，降低工作人員的壓力，項目進度也在合理調(diào)節(jié)預(yù)期中進行調(diào)整，最終的建筑質(zhì)量也有保障。

3.3 使用BIM技術(shù)提高建筑工程質(zhì)量

BIM技術(shù)最直觀的展示就是模擬模型效果，可以提前進行操作模擬實際情況，來幫助工作人員有效測試方案的有效性、安全性，在實際操作前就規(guī)避模擬出現(xiàn)的風(fēng)險。BIM技術(shù)在建筑設(shè)計中通過分析各方面詳細數(shù)據(jù)進行整體的系統(tǒng)優(yōu)化，比如建筑的幾何結(jié)構(gòu)、圖形設(shè)計等，在施工過程保持對各方面的監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測到的數(shù)據(jù)變化來及時調(diào)整生命周期進度。BIM生命周期如圖2所示。

圖2 BIM生命周期

3.4 使用BIM技術(shù)使工作流程協(xié)同化

整個的建筑工程項目是一個復(fù)雜、多部門交涉協(xié)同的綜合項目。在實際工作中，BIM技術(shù)可以實現(xiàn)跨部門多人員協(xié)同工作，合理劃分各部門責(zé)任范圍和工作內(nèi)容。傳統(tǒng)項目工作過程中，各部門個人原因之間常涉及溝通難問題，這不僅導(dǎo)致工作效率的降低，也導(dǎo)致拖延的進度產(chǎn)生更大的成本。所以相比較來看，BIM技術(shù)應(yīng)用于整個項目過程中，在初期就合理梳理好各部分職責(zé)內(nèi)容，在實際調(diào)整中也會合理應(yīng)變，解決了工作人員的溝通難問題，減輕人員溝通壓力，也能預(yù)估出項目整體合理的人力投資成本，促進大家團結(jié)協(xié)同完成工作內(nèi)容。

4 BIM技術(shù)于建筑工程中的具體應(yīng)用

4.1 在綜合方面的具體應(yīng)用

實際的建筑工地各種情況都存在，根據(jù)不同的建筑地情況存在不同難度的困難。其中常見的一個難題就是建筑地的電線問題。每一施工地具體情況不一，建筑施工設(shè)計需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐臋C電管線的分布情況來進行具體的施工，目的就是保證建成的建筑物可以合理有效地利用當(dāng)下的線路。在模擬模型中直接展示各線路的規(guī)范方法，通過進行多次檢測來測試合理性，避免在施工過程中出現(xiàn)線路問題。

4.2 在不同人員協(xié)同中的具體應(yīng)用

BIM技術(shù)的使用不僅使設(shè)計師在直觀的三維模型中獲取建筑的相關(guān)信息，同時也給制造商、施工人員等全面的建筑設(shè)計數(shù)據(jù)信息。這些成果都有利于各方協(xié)調(diào)溝通，每次修改反饋都會在三維模型中直觀展現(xiàn)出來，不斷優(yōu)化直到各方滿意然后確定方案，這樣保證在施工過程減少溝通成本。另一方面來說，項目涉及多方面專業(yè)人員，不同專業(yè)存在極大的溝通成本，但通過BIM技術(shù)的輔助，使不同專業(yè)涉及人員都可以避開次要問題，針對關(guān)鍵直觀問題進行溝通，相對來說更加高效和順暢。

4.3 在各部件中的具體應(yīng)用

在具體的建筑工程施工過程中涉及多個部件。比如，工序相對復(fù)雜的鋼筋節(jié)點是其中一個環(huán)節(jié)，現(xiàn)代先進的材料加工下鋼結(jié)構(gòu)越發(fā)復(fù)雜，而具體施工過程中常見鋼梁與鋼柱交叉的錯誤問題，但該問題可以通過BIM技術(shù)來綜合合理排布鋼筋，節(jié)約材料成本，也降低人力浪費。其他，如利用BIM技術(shù)合理規(guī)劃超高層建筑的設(shè)計問題，提前深化分析數(shù)據(jù)，保證各部件安裝合理性，規(guī)避施工風(fēng)險，有利于實際工作的展開。

5 結(jié)語

綜上所述，BIM技術(shù)在建筑工程設(shè)計方面有重大作用，極大地提高了工作效率，提高了建筑水平。隨著我國城鎮(zhèn)化以及基礎(chǔ)設(shè)施大力建設(shè)的進度，人們對建筑行業(yè)的要求越來越高，相關(guān)工作人員在引入BIM技術(shù)與專業(yè)結(jié)合后也獲得直觀的效益提升，這不僅是為相關(guān)工作人員省時省力，宏觀角度來說也是創(chuàng)造了更大的經(jīng)濟效益和社會效益，同時也保障了人們對于建筑的高質(zhì)量、高效益要求問題，實現(xiàn)了建筑工程新型發(fā)展的目標(biāo)，也意味著未來更多值得探究的新方向。